力學(xué)計(jì)量管理與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

劉彬

【摘要】科學(xué)技術(shù)一直以來(lái)都受到人們的高度關(guān)注，計(jì)量本身的重要性就比較突出。近年來(lái)，研究人員對(duì)各種定理和定律進(jìn)行了深入研究，取得了突出的成績(jī)，而且從力學(xué)計(jì)量本身的特點(diǎn)上看，形成完整的力學(xué)計(jì)量體系是一種必然的趨勢(shì)。力學(xué)計(jì)量在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及國(guó)防等相關(guān)的領(lǐng)域都有所應(yīng)用，劑量水平是影響國(guó)家科技和工業(yè)進(jìn)步的重要內(nèi)容。另外，計(jì)量水平也是社會(huì)發(fā)展的重要標(biāo)志。

【關(guān)鍵詞】力學(xué)計(jì)量管理；力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)裝置；現(xiàn)狀；發(fā)展

在力學(xué)計(jì)量工作中，進(jìn)行計(jì)量管理和標(biāo)準(zhǔn)裝置是至關(guān)重要的兩個(gè)方面，可以為力學(xué)計(jì)量工作提供重要的依據(jù)。從力學(xué)計(jì)量管理方面上看，需要采用科學(xué)的技術(shù)和手段，以達(dá)到計(jì)量的目標(biāo)。力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的配置工作也需要專業(yè)的研究人員來(lái)完成。本文中，筆者主要對(duì)現(xiàn)如今的計(jì)量管理和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，僅供參考。

一、力學(xué)計(jì)量管理

所謂的力學(xué)計(jì)量管理就是指國(guó)家的力學(xué)管理部門采用科學(xué)的手段和方法來(lái)進(jìn)行計(jì)量工作，并且保證計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、客觀性和可靠性。

1、計(jì)量管理的作用

計(jì)量管理工作進(jìn)行的最終目的就是要保證檢驗(yàn)和測(cè)量結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，為計(jì)量工作提供重要的依據(jù)。計(jì)量的范圍比較廣，但是其核心就是產(chǎn)品的質(zhì)量。第一，要對(duì)產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。在這一過(guò)程中，主要是按照國(guó)家規(guī)定的相關(guān)計(jì)量方式來(lái)進(jìn)行，要將量值控制在科學(xué)的范圍內(nèi)。計(jì)量結(jié)果要想實(shí)現(xiàn)零誤差是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，但是要將誤差范圍限制在可控的范圍內(nèi)。第二，要建立健全標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量體系。要采用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量?jī)x器，接受法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的量值傳遞和校準(zhǔn)。在內(nèi)部需要對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行定期的檢查。對(duì)于計(jì)量工作人員的技能和操作水平都應(yīng)該加強(qiáng)重視。在實(shí)際的工作中進(jìn)行貫徹獎(jiǎng)懲制度，發(fā)揮計(jì)量體系的作用。

2、加強(qiáng)力學(xué)計(jì)量裝置管理

第一，做好計(jì)量裝置管理工作是促進(jìn)整個(gè)計(jì)量工作高效進(jìn)行的核心與關(guān)鍵。計(jì)量確認(rèn)體系主要包括計(jì)量管理，確認(rèn)以及文件管理等不同的部分。其中文件管理和計(jì)量制度的管理之間存在著一定的相似性。計(jì)量確認(rèn)工作就是要做好設(shè)備的校準(zhǔn)和檢測(cè)，對(duì)于故障部位要及時(shí)維修。計(jì)量確認(rèn)體系的建立就是將整個(gè)計(jì)量工作看成是一個(gè)完整性相對(duì)較強(qiáng)的系統(tǒng)。第二，操作人員要樹立溯源意識(shí)。從根本上看，溯源和量傳之間差異較大，溯源就是指通過(guò)連續(xù)的比較，使得測(cè)量結(jié)果和國(guó)家的計(jì)量基準(zhǔn)進(jìn)行連接。而量傳就是對(duì)計(jì)量器具的檢定，在計(jì)量器具的修理中，主要是將國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)融入到其中，實(shí)現(xiàn)量值的準(zhǔn)確性和一致性。溯源意識(shí)從某種程度上看是一一種滿足計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的愿望。在做好計(jì)量工作中，工作人員的溯源意識(shí)是至關(guān)重要的，是一種提供工作效率的動(dòng)力之源。

二、力值計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀

從國(guó)家力值計(jì)量和傳遞工作上看，力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是最常見的高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。從其主要的構(gòu)成和形式山看，主要是以凈重、杠桿、液壓以及疊加式四種結(jié)構(gòu)。

1、凈重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)

這種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)主要是利用砝碼來(lái)實(shí)現(xiàn)重力值的復(fù)現(xiàn)，然后將重力值體現(xiàn)在檢測(cè)儀器上。在檢測(cè)的過(guò)程中，不能受到更多的外部干擾，否則就會(huì)嚴(yán)重地影響到計(jì)量的準(zhǔn)確度。凈重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)和其他形式的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)相比，檢測(cè)的準(zhǔn)確程度較高。由于力學(xué)檢測(cè)設(shè)計(jì)到的因素比較廣，還需要考慮到在檢測(cè)工作中所受到的浮力作用。具體來(lái)說(shuō)，力值和砝碼的質(zhì)量以及安裝地點(diǎn)的重力加速度之間都存在著密切的關(guān)系。除此之外，檢測(cè)人員還需要將空氣密度以及砝碼材料的密度等因素考慮到其中。由于這種檢測(cè)方式所得到的結(jié)果比較精準(zhǔn)，因此，推廣程度比較高。這就在某種程度上提升了國(guó)家力值測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2、杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)

杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)采用單塊固定質(zhì)量的琺碼，通過(guò)改變琺碼在主杠桿橫梁上的位置，來(lái)改變杠桿比以達(dá)到施加不同大小載荷的這一力源技術(shù)方法，進(jìn)而將力值的精確控制轉(zhuǎn)化為對(duì)琺碼位置的精密控制。將已知琺碼的重力放大而得到標(biāo)準(zhǔn)力值，按順序?qū)⒘χ抵鸩郊虞d到被檢定的測(cè)力儀上。

每次加載后，因?yàn)楸粰z傳感器的變形會(huì)導(dǎo)致杠桿連接加荷部分的一端下降，主機(jī)通過(guò)底部的變速拉平機(jī)構(gòu)帶動(dòng)反力架向下移動(dòng)，使杠桿回復(fù)到水平狀態(tài)，同時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)被測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

3、液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)

液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是以帕斯卡原理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制造的作用于封閉容器中的流體上的壓力不減弱地傳遞，井垂直作用在它所接觸的所有界面上作用于封閉液體的外力，以相等的壓力向密閉液體所接觸的容器或管道的表面?zhèn)鬟f。因而，在液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的液壓系統(tǒng)中，作用于小面積的測(cè)力活塞上的標(biāo)準(zhǔn)琺碼的重力會(huì)在大面積的工作活塞上產(chǎn)生一個(gè)大的標(biāo)準(zhǔn)力值。

由于液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的放大比遠(yuǎn)大杠桿式測(cè)力機(jī)，因而常用作大力值標(biāo)準(zhǔn)機(jī)但由于液壓介質(zhì)自身的特性和機(jī)械摩擦，液壓系統(tǒng)壓力傳遞會(huì)有滯后現(xiàn)象因此在液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)中快速響應(yīng)指標(biāo)和超調(diào)量指標(biāo)是相互矛盾的，目前我國(guó)正在研究和應(yīng)用自動(dòng)控制來(lái)解決這一矛盾，使系統(tǒng)具有快速響應(yīng)和無(wú)超調(diào)的特性。

4、疊加式力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置

這種力學(xué)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其主要的機(jī)理為：通過(guò)設(shè)定出一個(gè)較高的測(cè)力儀器，采用相應(yīng)的液壓或者機(jī)械方式進(jìn)行力值的測(cè)量，并且分析與對(duì)比出測(cè)試儀器的性能和指標(biāo)。此外，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的指標(biāo)大小以及測(cè)量裝置的質(zhì)量不對(duì)該力學(xué)計(jì)量裝置產(chǎn)生影響。

三、力學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段，隨著新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的快速發(fā)展，并在力學(xué)領(lǐng)域中得到了十分廣泛的應(yīng)用，當(dāng)前電子信息技術(shù)數(shù)字信息技術(shù)已經(jīng)成為了力學(xué)計(jì)量標(biāo)磚裝置未來(lái)主要的發(fā)展大方向，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1、量限向兩端延伸

由于力學(xué)計(jì)量裝置的測(cè)量范圍大小常常會(huì)受到測(cè)試要求以及周圍環(huán)境的影響，因此這就對(duì)力學(xué)計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置中力值大小設(shè)計(jì)提出了更高的要求，設(shè)計(jì)人員要將力值計(jì)量的研究與延伸作為重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。

2、由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)發(fā)展

目前，在現(xiàn)行的計(jì)量裝置發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)該側(cè)重于以動(dòng)態(tài)形式的力校準(zhǔn)來(lái)進(jìn)一步提高信號(hào)測(cè)定的精準(zhǔn)度，加大對(duì)信息處理技術(shù)的應(yīng)用，將其與力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)裝置更好的融合在一起，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行收集、整理和分析，從而準(zhǔn)確判斷出動(dòng)態(tài)跟蹤信號(hào)的變化情況，這也是力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)裝置日后發(fā)展中的主要內(nèi)容。

3、廣泛采用傳感技術(shù)和激光技術(shù)

相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)力學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將傳感器技術(shù)與激光技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)融入其中。通過(guò)利用壓電效應(yīng)、多普勒效等原理的結(jié)合，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的獨(dú)特有點(diǎn)，形成新型的傳感元器件，進(jìn)一步對(duì)傳感技術(shù)進(jìn)行改造與完善，從而有效提高力學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)試的專區(qū)惡性。其次，高效的激光技術(shù)還可以對(duì)不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整與處理，充分保障了校準(zhǔn)的靈敏度。同時(shí)，將力值標(biāo)準(zhǔn)裝置與計(jì)算機(jī)技術(shù)形成一個(gè)良好的視窗風(fēng)格形式，這樣做的主要目的是為了避免因人為因素產(chǎn)生的誤差。因此，加快實(shí)現(xiàn)力學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置自動(dòng)化控制應(yīng)該成為力學(xué)研究領(lǐng)域中的發(fā)展方向之一。

四、總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及檢測(cè)技術(shù)不斷提出新的要求，力學(xué)計(jì)量的正朝著高速化，低能耗提高檢測(cè)效率，降低檢測(cè)成本。機(jī)電液一體化機(jī)械電子液壓伺服系統(tǒng)相結(jié)合，具有廣泛的靈活性，響應(yīng)快、控制精度高的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制從以往的集中式，句多元化分布發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的資源共享和管理。

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